Obliczanie projektowego obciążenia
cieplnego wg PN-EN 12831:2006. Europejskie
ciepło
Norma PN-EN 12831:2006 w swoim zasadniczym tekście (na poziomie europejskim) przewiduje trzy
systemy wymiarowania:
" wymiary wewnętrzne,
" wymiary zewnętrzne,
" wymiary wewnętrzne całkowite.
Polski załącznik krajowy, spośród trzech systemów dopuszczonych w normie europejskiej, narzuca
stosowanie wymiarów zewnętrznych. Są to wymiary mierzone po zewnętrznej stronie budynku. Przy
określaniu wymiarów poziomych uwzględnia się połowę grubości ograniczającej ściany wewnętrznej
i całą grubość ograniczającej ściany zewnętrznej. Natomiast wysokość ściany mierzy się pomiędzy
powierzchniami podłóg. Powierzchnie przegród budowlanych, określone wg wymiarów zewnętrznych,
mogÄ… byç wiÄ™ksze od powierzchni okreÅ›lonych metodÄ… dotychczasowÄ… ( w osiach").
Tabela1. Przykładowa tabela do określania równoważnego współczynnika przenikania ciepła podłogi
ogrzewanego podziemia (płyta podłogi położona 1,5 m poniżej poziomu terenu). Na podstawie
PN-EN 12831:2006
Mostki cieplne
Wg nowej normy w obliczeniach należy uwzględniać mostki cieplne. Norma podaje tu trzy metody:
" wg normy EN ISO 10211-2 (obliczenia numeryczne),
" w sposób przybliżony z wykorzystaniem wartości stabelaryzowanych podanych w normie EN ISO
14683
" lub metodą uproszczoną z użyciem współczynnika korekcyjnego, którego wartości podano w
załączniku krajowym do normy PN-EN 12831.
Można przypuszczaç, że w obliczeniach praktycznych najczęściej stosowana bÄ™dzie metoda druga.
Indywidualne modelowanie numeryczne poszczególnych mostków cieplnych wydaje się w praktyce
zbyt czasochÅ‚onne. Natomiast metoda uproszczona obarczona jest dużym bÅ‚Ä™dem - może prowadziç
do znacznego zawyżenia strat ciepła, zwłaszcza w budynkach dobrze zaizolowanych cieplnie.
Straty ciepła do gruntu
Wg nowej normy w zupełnie inny sposób niż dotychczas określa się straty ciepła do gruntu. Norma
podaje tu dwie metody:
" sposób szczegółowy wg normy EN ISO 13370
" sposób uproszczony, opisany w normie PN-EN 12831:2006.
Sposób uproszczony polega na wykorzystaniu tabel lub wykresów, które zostały sporządzone dla
wybranych przypadków wg równań podanych w normie EN ISO 13370.
Wg nowej normy współczynnik straty ciepła (W/K) przez przenikanie do gruntu oblicza się w
następujący sposób:
Ht,ig = fg1 * fg2 * (2Ak * Uequiv,k) * Gw
gdzie:
fg1 - współczynnik korekcyjny, uwzględniający wpływ rocznych wahań temperatury
zewnętrznej (zgodnie z załącznikiem krajowym do normy PN-EN 12831:2006 wartość
orientacyjna wynosi 1,45);
fg2 - współczynnik redukcji temperatury, uwzględniający różnicę między średnią roczną
temperaturą zewnętrzną i projektową temperaturą zewnętrzną;
Ak - powierzchnia elementu budynku (k) stykajÄ…ca siÄ™ z gruntem, m2;
Uequiv,k - równoważny współczynnik przenikania ciepła elementu budynku (k); W/m2K;
Gw - współczynnik uwzględniający wpływ wody gruntowej.
Współczynnik redukcji temperatury wynosi: fg2 = (0int,i  0m,e)/(0int,i  0e)
gdzie:
0int,i - projektowa temperatura wewnętrzna przestrzeni ogrzewanej
Tabela 2. Temperatura przyległych przestrzeni ogrzewanych
8m,e - roczna Å›rednia temperatura zewnÄ™trzna, °C;
8e - projektowa temperatura zewnÄ™trzna, °C.
Załącznik krajowy do normy PN--EN 12831:2006 podaje dwie wartości orientacyjne współczynnika
Gw:
" Gw = 1,15, jeśli odległość między założonym poziomem wody gruntowej i płytą podłogi jest
mniejsza niż 1 m,
" Gw = 1,00 w pozostałych przypadkach.
Wartość współczynnika przenikania ciepÅ‚a można również odczytaç z tabeli 1. W obliczeniach
komputerowych wygodniej jest wykorzystaç
równania wg normy EN ISO 13370. Natomiast w  szybkich obliczeniach rÄ™cznych" może byç Å‚atwiej
skorzystaç z tabel lub wykresów podanych w normie PN-EN 12831:2006.
Wymiarcharakterystyczny podłogi
Równoważny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi na gruncie wyznacza się w zależności od
wymiaru charakterystycznego podłogi B' (m). Wymiar B' to pole powierzchni podłogi podzielone
przez połowę obwodu:
B' = A/0,5P
gdzie:
A - pole powierzchni podłogi, m2;
P - obwód podłogi (uwzględniający tylko ściany zewnętrzne), m.
Obwód podłogi P uwzględnia długość całkowitą ścian zewnętrznych, oddzielających ogrzewany
budynek od otoczenia zewnętrznego lub nie-ogrzewanej przestrzeni, leżącej poza izolowaną
obudową budynku (np. dobudowane garaże, pomieszczenia gospodarcze itp.)
 Strata ciepła do sąsiada"
Dużą zmianą jest uwzględnianie tzw. straty ciepła do sąsiada. Zgodnie z normą PN-EN 12831:2006 w
obliczeniach obciążenia cieplnego poszczególnych pomieszczeń (ale nie całego budynku!) strat
ciepła do pomieszczeń o tej samej funkcji, ale należących do innej jednostki budynku (mieszkania,
lokalu użytkowego). Przyjmijmy, że rozpatrujemy ścianę pomiędzy dwoma pokojami mieszkalnymi.
Projektowa temperatura wewnętrzna, określona na podstawie funkcji pomieszczenia, wynosi w obu
przypadkach + 20°C. WzwiÄ…zkuz tym wedÅ‚ug dotychczasowej metodyki różnica temperatury
wynosiła 0 K, a straty ciepła 0 W. Takie podejście było uzasadnione, jeśli nie występowała możliwość
indywidualnej regulacji temperatury wewnętrznej. Jednak obecnie istnieje obowiązek zapewnienia
indywidualnej regulacji, a użytkownicy często z tej możliwości korzystają, np. obniżając temperaturę
wewnętrzną w czasie swojej nieobecności w lokalu. Dlatego w praktyce często pojawia się różnica
temperatury po obu stronach przegrody budowlanej, mimo że temperatura projektowa, określona na
podstawie funkcji pomieszczenia, jest po obu stronach przegrody taka sama. Możliwość wystąpienia
takiej sytuacji przewiduje nowa norma. Zgodnie z niÄ… temperaturÄ™ w sÄ…siednim pomieszczeniu
przyjmuje się na podstawie przeznaczenia tylko wtedy, jeśli pomieszczenie to należy do tej samej
jednostki budynku (mieszkania lub lokalu użytkowego). Natomiast jeśli pomieszczenie należy do
innej jednostki, to zakÅ‚ada siÄ™, że temperatura w tym pomieszczeniu może byç obniżona w stosunku
do wartości projektowej. Do obliczeń przyjmuje się średnią arytmetyczną z projektowej temperatury
wewnętrznej i rocznej średniej temperatury zewnętrznej (tabela 2). Z kolei, jeżeli sąsiednie
pomieszczenie należy do oddzielnego budynku (budynku przyległego), przyjmuje się średnią roczną
temperaturę zewnętrzną.
Ponieważ ściany wewnętrzne pomiędzy pomieszczeniami ogrzewanymi najczęściej nie są izolowane
cieplnie, to mogą wystąpić w tym przypadku znaczne straty ciepła. Dlatego zdaniem autora,
wskazane jest izolowanie cieplne również przegród wewnętrznych, oddzielających pomieszczenia
ogrzewane, jeśli pomieszczenia te należą do oddzielnych jednostek budynku (mieszkań lub lokali
użytkowych). IzolacjÄ™ takÄ… warto wykonywaç z materiaÅ‚u, który oprócz izolacyjnoÅ›ci cieplnej posiada
właściwości izolacji akustycznej.
Tabela 3. Minimalna krotność wymiany powietrza zewnętrznego
Opisane powyżej  straty ciepła do sąsiada" uwzględnia się w obliczeniach obciążenia cieplnego
poszczególnych pomieszczeń (w celu doboru grzejników), natomiast nie uwzględnia się ich przy
określaniu obciążenia cieplnego całego budynku (w celu doboru z
ródła ciepła). W skali całego
budynku, jeśli część pomieszczeń będzie ogrzewana w sposób osłabiony, to powstanie w ten sposób
nadwyżka mocy, która pozwoli na pokrycie zwiększonego zapotrzebowania na ciepło w
pomieszczeniach przyległych.
Wentylacyjna strata ciepła
Kolejna zmiana dotyczy wentylacji. Sposób określania  wentylacyjnej straty ciepła" uległ znacznemu
rozbudowaniu w stosunku do normy PN-B-03406:1994. Obecnie określa się nie tylko strumień
powietrza wymagany ze względów higienicznych, ale również strumień powietrza infiltrującego do
pomieszczeń. Poza tym nowa norma wyraz
nie rozróżnia budynki z wentylacją naturalną i
mechaniczną. W przypadku wentylacji naturalnej, jako wartość strumienia powietrza wentylacyjnego
przyjmuje się większą z następujących wartości:
" wartość strumienia powietrza na drodze infiltracji V&inf,i,
" minimalną wartość strumienia powietrza wentylacyjnego, wymaganą ze względów higienicznych
V&min,i.
V&i = max(V&inf,i, V&min,i) m3/h Jednak w przypadku większości typowych budynków do 10 m
wysokości o strumieniu powietrza wentylacyjnego decyduje strumień powietrza higienicznego.
Minimalny strumień objętości powietrza, wymagany ze względów higienicznych, dopływający do
przestrzeni ogrzewanej (i) określa się w sposób następujący:
V min,i = nmin * Vi
gdzie:
nmin - minimalna krotność wymiany powietrza na godzinę (tabela 3), Ir1;
Vi - kubatura przestrzeni ogrzewanej (i) (obliczona na podstawie wymiarów wewnętrznych), m3.
Zmianie uległa krotność wymiany wymagana ze względów higienicznych. Zgodnie z nową
normą krotność ta zależy od przeznaczenia pomieszczenia. Załącznik krajowy przewiduje trzy
wartości od 0,5 do 2 wymian na godzinę (tabela 3).
W przypadku wentylacji mechanicznej dodatkowo uwzględnia się:
" strumień objętości powietrza doprowadzonego
" oraz nadmiar strumienia objętości powietrza usuwanego (dodatkowa infiltracja, jeżeli strumień
powietrza usuwanego jest większy od strumienia dostarczanego).
V&i = W, + W,- fV,i + V&mech,inf,i
gdzie:
V&inf,i - strumień powietrza infiltrującego do przestrzeni ogrzewanej (i), m3/h;
,i - strumień objętości powietrza doprowadzonego do przestrzeni ogrzewanej (i), m3/h;
fV,i - współczynnik redukcji temperatury;
V&mech,inf,i - nadmiar strumienia objętości powietrza usuwanego z przestrzeni ogrzewanej (i), m3/h.
Współczynnik projektowej wentylacyjnej straty ciepła oblicza się w następujący sposób:
HV,i = 0,34 * V&i
gdzie:
V&i - strumień objętości powietrza wentylacyjnego przestrzeni ogrzewanej (i), m3/h.
Podsumowanie
Niewątpliwą zaletą wprowadzenia nowej metodyki obliczania zapotrzebowania na ciepło jest jej
ujednolicenie na obszarze Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego. Ułatwi to inżynierom
świadczenie usług projektowych w innych krajach Unii Europejskiej (chociaż szczegółowe
wymagania w poszczególnych krajach członkowskich, określone w załącznikach krajowych, mogą się
różnić). W praktyce obliczenia obciążenia cieplnego (zapotrzebowania na ciepło) wykonywane są z
wykorzystaniem odpowiednich programów komputerowych do obliczania zapotrzebowania na ciepło.
Autor: dr inż. Michał Strzeszewski
y
ródło: www.www.instalator.pl